JPS60211221A - 空気予熱器のダンパ取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炉の空気予熱器に関するもので、石油精製及び
石油化学プラントに用いる加熱炉等の燃焼用機器に用い
られる空気予熱器に関し、特にダンパのダンパ取付方法
に関する。

昨今の省資源化、燃料費用の大幅な上昇に伴い、各種の
工業炉等の燃焼用機器はその熱効率を限界まで向上させ
ることが要求される。

一般に、工業炉等の燃焼用機器の熱効率を向上させる手
段の一つとして、従来より熱回収用の熱交換器即ち空気
予熱器の使用が知られている。

この空気予熱器は、工業炉等の燃焼用機器から排出され
る高温の燃焼ガスと炉に送る燃料用空気を熱交換即ち燃
焼ガスの余熱を利用して燃料用空気を予熱するもので、
伝熱面の形状等によりユングストローム形、シェルアン
ドチューブ形、プレート形等種々の形式がある。

このような空気予熱器を使用すれば、燃焼ガスの熱損失
を減少させると共に、燃焼用空気温度を高めて燃焼効率
を増加し、過剰空気量を少なくさゼ工業炉全体の熱効率
を向上させることができる。

しかしながら、このような従来の空気予熱器においては
、燃焼ガスが伝熱部を流通する時に流通抵抗を受けて大
きな圧力損失を生じる欠点がある。

このため、通風ファンを設けて燃焼ガスを強制的に吸引
する必要がある。このような通風ファンの取付に伴って
、通常地上に設置される空気予熱器と工業炉及び該通風
ファンとを接続するダクト工事が必要となり、空気予熱
器付設に係わる工事が複雑なものとなり、これらの工事
費用だけでも通常工業炉システム全体の価格のかなりの
部分を占める。又、上記燃焼ガスの吸引通風ファンの駆
動用費用も無視できないものである。

更に、従来の空気予熱器で°は、燃焼ガスの金星が管形
、板形等の伝熱部を流れるため、工業炉の最大負荷時に
合わせてその設計をせざるを得なかった。この結果、通
常極めて短い最大負荷以外の大部分の通常運転時におい
ては、燃焼ガス吸引用及び燃焼用空気押込用の通風ファ
ンと共に不当に大きな能力を持つことになり、極めて不
経済であった・ このような実情に鑑み、従来燃焼用機器の負荷に応じて
環状空間からなる空気予熱室の伝熱部への燃焼ガス流量
を調節し得る空気予熱部と燃焼用機器本体とを有機的に
結合し、燃焼用機器システムの燃焼用空気−燃焼−燃焼
ガス系の圧力損失を小さく抑え得ると共に、熱応力の発
生が少ない該空気予熱部を燃焼用機器の通常の煙道ダク
ト又は煙突の７部として使用し、燃焼ガスの吸引通路フ
ァン並びにこれに付帯するダクト工事等を不要とすると
共に、動力の節減を図った空気予熱器が案出されている
。

この空気予熱器は、燃焼用機器の燃焼ガスが流通する内
筒と、該内筒外周に配設され、前記燃焼用機器に供給す
る燃焼用空気の導入口と送出口とを有する外筒と、の間
に該燃焼用空気が流通する環状空間からなる空気予熱室
を形成する一方、前記内筒内にガス流量調節用のダンパ
を設けると共に前記空気予熱室内に、前記内筒の外周縦
方向に沿ってこれを取り巻くように列状に複数配設され
、かつ前記ダンパをバイパスして該内筒内のダンパの上
流部と下流部とを連通ずる外周面に多数のフィンを備え
た伝熱パイプを設けた構成である。

そこで、本発明は以上のような空気予熱器において、ダ
ンパの取付方向として新規な手法を採用し、もって製作
性の向上を図ることを目的とするものである。

以下、本発明方法の一実施例を第１図〜第５図に基づい
て説明する。

まず最初に、空気予熱器の構造について説明する。

第１図（Ａ）、　ｅ、　Ｃ）において、１は図示しない
炉本体からの燃焼ガスが流通する煙道を構成する図示し
ない炉本体の煙道ダクト部又は煙突に取り付けられた空
気予熱器である。そして、この空気予熱器１は、これの
外円筒９両端の接続フランジ９ｆを介して煙道ダクト部
又は煙突に接続されている。５は空気予熱器ｌの内円筒
で、この内円筒５の内側は燃焼ガスが流通する煙道５Ａ
を構成する。

この内円筒５の煙道５Ａの略中央には、ガス流量調節用
のダンパ６が配設されている。

このダンパ６は適宜回動することにより、煙道５Ａを絞
ることができるようになっており、水平位置に位置させ
た時には、煙道５Ａを塞ぐ。

又、上記外円筒９内周と内円筒５外周との間には、炉本
体の燃焼部に至る燃焼用空気が流通される環状空間から
なる空気予熱室９Ａが形成されると共に、この空気予熱
室９Ａ内には、ダンパ６をバイパスして該ダンパ６の上
流と下流を連通ずる外周面にスパイラルフィン１３を備
えてなる伝熱パイプ８が内円筒５外周に配設されている
。

該外円筒９は、図の上端及び下端外周部に夫々空気導入
口９ａ及び空気送出口９ｂを備え、燃焼用空気が空気予
熱室９Ａ内を煙道５Ａの燃焼ガス流と逆方向に流通し得
るようになっている。ＩＯは外円筒９外周面に固着され
た保温材である。

そして、外円筒９の空気導入口９ａには、外部空気を吸
込む図示しない通風ファンからの送風ダクトを接続し、
空気送出口９ｂには図示しない空気送出用ダクトを接続
して、該ダクトを炉本体の燃焼用空気供給部に接続する
。

１１は空気予熱室９Ａ内の略軸直角な面に軸方向に所定
間隔をもって２以上配設されて、該空気予熱室９Ａ内を
軸方向に３以上の室に区画するバッフルプレートで、本
実施例においては３つ用意され、４つの室１２Ａ〜１２
Ｄに区画している。そして、パンフルプレー１−１１夫
々には、上下に隣接するハソフルプレーＨ１毎交互に相
反する位置に位置するように切欠かれた切欠部分からな
り、空気予熱室９Ａ内の該切欠部分をいずれも除く部位
のバッフルプレー目１外周部分の周方向に沿う伝熱パイ
プ配列可能領域の長さが内周部分におけるそれよりも長
くなるような形状の開口部１４が設けられている。この
開口部１４は、本実施例においては、前記内円筒５外周
上の一点から該点を通る法線を対称線として外円筒９内
周にＶ字形に延びる一対の切欠線に基づいて切欠かれて
扇形状に形成されている。そして、かかる開口部１４は
、上下に隣接するパンフルプレート１１毎交互に相反す
る位置に位置するように設けられている。

ここで、前記伝熱パイプ８は、空気予熱室９Ａ内のバッ
フルプレート開口部１４をいずれも通らない部位に、内
円筒５の外周縦方向に沿ってこれを取り巻くように、か
つ内円筒５外周面から外円筒９内周面に行くに従って徐
々に数が増大するように複数同心状に配列されている。

次に、上述した各空気予熱器構成体の詳細構造について
説明する。

第１図囚、■において、外円筒９の上端部と下端部には
、固定管板としての上部管板１５と遊動管板としての下
部管板１６が夫々設けられている。これら、上部管板１
５及び下部管板１６には、内円筒５及び各伝熱パイプ８
の貫通固定孔１７．１８が開設され、これら内円筒５と
各伝熱パイプ８の両端部がそれぞれ貫通されて溶接によ
り固定されている。

そして、上部管板１５は、外円筒９上端の接続フランジ
９１面に重置され、該接続フランジ９ｆとこれに接続さ
れる煙道ダクト部又は煙突の接続フランジとによって挟
持され、通しボルトをもって固定取付される。一方、下
部管板１６は、熱による伝熱パイプ８の伸びと外円筒９
の伸びの差を吸収するため、外円筒９とは固定せず、該
外円筒９との間をバッキングによりシールして浮動する
ようになっている。このシール機構を第２図に示すと、
図中、１９は下部管板１６外周部下面にネジ等の固定具
によって固定された環状のバンキングケースで、外円筒
９内周面との間に環状の空間２０を画成する。

２１はこの環状空間２０に充填されたバッキングである
。

ダンパ６の支軸２２は、第３図囚、ｅに示すように、線
ダンパ６の直径方向に設けられたパイプ体２３に嵌挿さ
れて、該パイプ体２３にネジ等の固定具により固定取付
される。又、支軸２２の両側部分は内円筒５及び外円筒
９に貫通されているスリーブチューブ２４に回転自由に
嵌挿されており、このスリーブチューブ２４は、外円筒
９外周壁においてスリーブサポートラグ２５によって固
定される。

これを第４図（Ａｌ〜０に示すと、スリーブサポートラ
グ２５は所定の間隔をもって離間する一対のフランジ板
２６．２７相互を４つのリブ２８で固定した構成であり
、両フランジ板２６．２７に設けられたスリーブチュー
ブ支持孔２６Ａ、２７Ａにスリーブチューブ２４が嵌入
されて溶接固定されると共に、一方のフランジ板２６を
もって外円筒９外周壁にネジ等の固定具並びに溶接によ
り固定される。

又、スリーブチューブ２４と内円筒５との貫通状態は遊
嵌状態となるように、第４図０に示すように内円筒５に
設けた貫通孔２９を長孔に形成して、該貫通孔２９がス
リーブチューブ２４径より大径となるようにしてあり、
この貫通孔２９とスリーブチューブ２４との間には、内
円筒５の熱膨張を吸収するシール機構としての石綿３０
が介装されている。

更に、スリーブサポートラグ２５の外側フランジ板２７
にば、軸受３１がネジ等の固定具により固定支持され、
この軸受３１に、スリーブチューブ２４を挿通してきた
支軸２２端部が支持されるようになっている。

又、第３図囚、■に示すように、ダンパ６のパイプ体２
３を間に挟んだ各半円周部には、ダンパ６によって内円
筒５内の煙道５Ａを閉じた時、確実なシールを行うため
のリング部材を２分した形状の一対のシール板３２が夫
々装備される。

このシール板３２は、第３図０に示すように、ダンパ６
の半円周部夫々の相反する端面に溶接により固定され、
ダンパ６を閉状態にした時内円筒５内周壁の相対向する
位置に張り出すように固定された弁座３３に当接される
。

次に、バッフルプレート１１は第５図に示すように、中
心に内円筒５に嵌挿される開口部３４を有すると共に、
伝熱パイプ８が貫通される貫通孔３５を有しており、本
実施例においては、この貫通孔３５は該伝熱パイプ８の
スパイラルフィン１３を含む外径寸法よりやや大径に形
成され、伝熱パイプ８が遊嵌状態となる。そして、この
パンフルプレート１１は内円筒５に嵌挿されて溶接によ
り固定され、外円筒９とは遊嵌状態となる。

伝熱パイプ８のスパイラルフィン１３は、該伝熱パイプ
８外周面に高周波溶接によって固着されるが、本実施例
においては、伝熱パイプ８を流れる燃焼ガス中に含まれ
る硫黄酸化物による低温腐食を防ぐため、伝熱パイプ８
上部即ち最上位置のバッフルプレート１１より上方の部
分には設けていない。尚、このスパイラルフィン１３を
設けていない部分の長さは、燃焼ガス中の硫黄酸化物含
有量によって適宜決定される。

次に、本発明に係わるダンパ６の取付方法を、他の空気
予熱器構成体の組立手順を交えて説明する。

＋１１内円筒５、上・下部管板１５．１６、伝熱パイプ
８及びバッフルプレート１１を全て溶接固定して一体の
構成体に組み立てる。

（２）予め第１図０のＣ−Ｃ線で示すように、縦方向に
２分割した外円筒９を（１１で組み立てた構造体の両側
から被せて、外円筒９の２分割体９Ｂ、９Ｃ夫々に形成
されたフランジ９ｃ、９ｄ相互をボルトをもって固定す
る。

（３）ダンパ６用のスリーブチューブ２４とパイプ体２
３とを一体にした単一のパイプ体を内円筒５及び外円筒
９に差し込み、スリーブサポートラグ２５を前記パイプ
体の外円筒９外周壁からの突出端部に嵌挿し、該スリー
ブサポートラグ２５の内側フランジ板２６を外円筒９外
周壁に固定具によって固定する。

（４）スリーブザボー１−ラグ２５と外円筒９及びパイ
プ体とスリーブサポートラグ２５とを夫々溶接固定する
。

（５）内円筒５の内部からダンパ６の直径長さ分だけパ
イプ体２３を切断し、パイプ体２３とスリーブチューブ
２４とを分割して形成する。

（６）　（５１のパイプ体２３を構成部品の一つとして
予め形成したダンパ６を内円筒５内に入れ、外円筒９の
外側から支軸２２をスリーブチューブ２４とパイプ体２
３に挿入する。

（７）ダンパ６をパイプ体２３をもって支軸２２に固定
具によって固定し、該支軸２２の端部に軸受３１を取り
付ける。

（８）支軸２２がスリーブチューブ２４に当たらない位
置で、軸受３１をスリーブサポートラグ２５の外側フラ
ンジ板２７に固定具によって固定する。

ここで、かかる構成の空気予熱器の作用について説明す
る。

炉本体の煙道ダクトから供給される燃焼ガス（略４００
℃）の一部は、伝熱パイプ８に流入し、他はダンパ６に
向けて流れ、夫々伝熱パイプ８内及び煙道５Ａを通って
伝熱パイプ８と内円筒５の上端部に至り、ここで合流し
、煙突を介して外部に排出される。

一方、通風ファンを作動すると、外部空気は送風ダクト
を介して外円筒９の空気導入口９ａから空気予熱室９Ａ
内の最上部の室１２Ａに強制的に導入される。該室１２
Ａ内に導入された空気は伝熱パイプ８を横切って流れ、
最上部のパンフルプレート１１の開口部１４を通って２
段目の室１２Ｂに導入され、同様に３段目の室１２Ｃ及
び最下部の室１２Ｄに各開口部１４を通って流れていき
、この間に空気と伝熱パイプ８内並びに煙道５Ａを流れ
る燃焼ガスとの間に伝熱パイプ８及び内円筒５の外壁を
介して熱交換が行われる。従って、空気予熱室９Ａを流
通した空気は加熱され最適な温度の燃焼用空気となって
、空気送出口９ｂから炉本体の燃焼用空気供給部に供給
され、バーナ等に轟かれて燃焼用に供される。その結果
、発生した燃焼ガスは、炉の目的に供せられた後、炉本
体から排出され、前記空気予熱器に導入されるわけであ
る。

次に、ダンパ６の作用・効果について説明する。

ダンパ６を操作し、その回転角度を変化させることによ
り煙道５Ａにおける燃焼ガス流通面積を変化させれば、
煙道５Ａ及び伝熱パイプ８を夫々流れる燃焼ガス流量の
割合が変化する。そして、特に、ダンパ６を前述したよ
うに、水平位置に位置させれば、煙道５Ａが塞がれ燃焼
ガスの全量が伝熱パイプ８内を流れるわけである。従っ
て、炉の極めて短い最大負荷時には、ダンパ６を操作し
て煙道５Ａを通過すにようにして、伝熱パイプ８内を流
通する燃焼ガス量を減らせば、当該空気予熱器における
燃焼ガスの圧力損失を小さく抑えることができる。

又、炉の最大負荷時板外の大部分の通常運転時において
は、ダンパ６を操作して煙道５Ａを絞り、該煙道５Ａを
流れる燃焼ガス量を少なく抑えて伝熱パイプ８内を流れ
る燃焼ガス量を増大させることにより、効果的な熱回収
を図ることが可能になる。

かかる本実施例のダンパ６の取付方法によれば、単一の
パイプ体を内円筒５及び外円筒９に差し込み、該パイプ
体の外円筒９外周壁からの突出端部をスリーブサポート
ラグ２５を介して外円筒９外周壁に固定した後、ダンパ
６の取付長さ分だけパイプ体を切断して、２つのスリー
ブチューブ２４に分割して形成するようにしたから、ダ
ンパ６の支軸２２の両側部分を回転自由に支持する一対
のスリーブチューブ２４夫々の軸を必ず合致させること
ができ、あらかじめ別々に用意した２つのスリーブチュ
ーブ夫々を取り付けるようにした方法のように、２つの
スリーブチューブ相互の軸出しを行う必要がなく、面倒
な作業を不要にできる。

特に、本実施例では、ダンパ６の直径長さ分だけパイプ
体２３を切断し、パイプ体２３とスリーブチューブ２４
とを分割して形成するようにしたから、単一の切断工程
で３つのパイプ即ちパイプ体２３と２つのスリーブチュ
ーブ２４を形成でき、工程数を削減できる。

又、かかるダンパ６の取付方法によれば、ダンパ６を内
円筒５内に入れ、外円筒９の外側から支軸２２をスリー
ブチューブ２４とパイプ体２３に挿入した後ダンパ６を
パイプ体２３をもって支軸２２に固定具によって固定し
、該支軸２２の端部に軸受３１を取り付けるようにした
から、デフ３６両側部分の支軸部公人々の軸を必ず合致
させることができ、あらかじめ別々に用意した２つの支
軸部公人々を取り付けるようにした方法のように、２つ
の支軸部分相互の軸出しも行う必要がなく、この点でも
面倒な作業を不要にできる。

尚、本実施例のダンパ取（す方法を採用した空気予熱器
の特徴を付記すれば次のようになる。

即ち、パンフルプレー１−１１に扇形状の開口部１４を
形成すると共に、空気予熱室９Ａ内のいずれの開口部を
通らない部位に、内円筒５の外周縦方向に沿ってこれを
取り巻くように、がっ内円筒５外周面から外円筒９内周
面に行くに従って数が増大するように複数同心状に配列
される外周面にスパイラルフィン１３を備えた伝熱パイ
プ８を設けた構成により、次のような特徴がある。

（１１空気予熱室９Ａ内の外周部分に内周部分よりも多
くの伝熱パイプ８を配列できる結果、遠心力により外円
筒９に押し付けられて外周部分を高速で流れようとする
空気に多くの抵抗を与えることができ、外周部分と内周
部分で略同−の空気速度とすることができるから、配列
されている伝熱パイプ８を全て最も効果的に伝熱に関与
させることができる。

この場合、伝熱パイプ８の配列円周数が多い程、この効
果は大きくなる。

（２）直線状の切欠からなる開口部を設けたものと比較
して、扇形状開口部では同一の開口面積に対して、より
多くの伝熱パイプ８を配列することができ、空気側の圧
力損失を小さなものにしながら伝熱パイプ８の配列数量
を多く採れる利点がある。

以上説明したように本発明のダンパ取付方法によれば、
燃焼用機器の燃焼ガスが流通する内筒と、該内筒外周に
配設される外筒と、の間に該燃焼用空気が流通する環状
空間からなる空気予熱室を形成する一方、前記内筒内に
、ガス流量調節用ダンパを設けると共に前記空気予熱室
内に前記ダンパをバイパスしてダンパの上流部と下流部
とを連通ずる複数の伝熱パイプを設けた空気予熱器にお
いて、パイプを内筒及び外筒に差し込み、該パイプの外
筒外周壁からの突出端部をスリーブサポートラグを介し
て外筒外周壁に固定した後、ダンパの取付長さ分だリパ
イブ体を取り去り、２つのスリーブチューブに形成する
と共に、外筒の外側から単一の支軸をスリーブチューブ
とダンパのパイプ体に挿入した後ダンパをパイプ体をも
って支軸に固定具によって固定したから、ダンパの支軸
を支持する上での軸出し作業を不要にでき、製作工程の
簡略化を図れ、製作性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図囚〜０は本発明に係わるダンパ取付方法を採用し
た空気予熱器の一実施例を示す図で、（２）は正面縦断
面図、■は平面図、０は回申Ａ−Ａ矢視断面図、第２ｄ
も第１図面におけるＢ部拡大図、同図０は同図回申Ｃ矢
視図、第３図面はダンパの構造を示す平面図、同図０は
側面図、第４図面はスリーブチューブ構造を示す平面図
、同図０は正面断面図、同図０は同図０の右側面図、同
図０は左側面図、第５図はバッフルプレートの平面図で
ある。 １・・・空気予熱器　５・・・内円筒　５Ａ・・・煙道
６・・・ダンパ　８・・・伝熱パイプ　９・・・外円筒
９Ａ・・・空気予熱室　２２・・・支軸　２３・・・パ
イプ体２４・・・スリーブチューブ　２５・・・スリー
ブサポートラグ　３１・・・軸受 特許出願人　株式会社　新潟鉄工所 代理人　弁理士　笹　島　冨二雄 第２図（Ａ） 第４図（Ａ） 第４図（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼ガスが流通する内筒と、該内筒外周に配設され、燃
   焼用機器に供給する燃焼用空気の導入口と導出口とを外
   周壁に有する外筒と、の間に該燃焼用空気が流通する環
   状空間からなる空気予熱室を形成する一方、前記内筒内
   に、ダンパを設けると共に前記空気予熱室内に前記ダン
   パをバイパスしてダンパの上流部と下流部とを連通ずる
   複数の伝熱パイプを設けた空気予熱器において、前記ダ
   ンパの支軸両側部分を回転自由に嵌挿するスリーブチュ
   ーブを前記内筒及び外筒に差し込み、該スリーブチュー
   ブを固定するスリーブサポートラグを該スリーブチュー
   ブの外筒外周壁からの突出端部に嵌挿し、該スリーブサ
   ポートラグを外筒に固定する工程と、内筒内部のダンパ
   の取付長さ分だけスリーブチューブを取り去る工程と、
   ダンパを内筒内部に入れ、支軸を外筒の外側からスリー
   ブチューブとダンパの直径方向に設けられたパイプ体と
   に挿入する工程と、ダンパをパイプ体を介して支軸に固
   定具によって固定し、スリーブチューブを挿通してきた
   支軸の端部に軸受を取り付ける工程と、を具備してなる
   空気予熱器のダンパ取付方法。